PROGRAMACIÓN DE FLUJO DE DATOS EN MULTIROBÓTICA

Abstract

La robótica es un campo amplio que ha sido desarrollado con el objetivo de mejorar la calidad de vida de las personas en numerosos ámbitos. Existe una gran variedad de robots, cada uno dedicado a un propósito específico, en el que generalmente igualan o superan el rendimiento humano, incluso trabajando continuamente sin necesidad de descanso y eliminando riesgos.

En el ámbito educativo, y con la creciente tendencia a incluir la robótica en el itinerario formativo, ROS es el software mayoritariamente utilizado pero, debido a su complejidad, resulta difícil de aprender, lo que a su vez genera una brecha en la educación en este campo. Otro de los grandes problemas de este software reside en la utilización de DDS, un protocolo de comunicaciones que genera una gran cantidad de mensajes, lo que puede saturar la red.

El presente trabajo pretende solucionar estos problemas, utilizando plataformas hardware, como los robots Turtlebot 2 y 4; y herramientas software, como Zenoh-Flow, generando un entorno de programación de flujos de datos compatible con nodos existentes de ROS2, lo que lo hace más accesible a los estudiantes de este campo.

Zenoh-Flow, la principal herramienta software utilizada, fue enlazada con ROS2 aprovechando la capacidad de Zenoh-bridge-DDS para traducir los mensajes bidireccionalmente entre los protocolos Zenoh y DDS.

Se han realizado numerosos experimentos sobre una aplicación creada siguiendo el paradigma de programación de flujos de datos con Zenoh-Flow. En ella, varios robots deben buscar y acercarse a un objeto de manera organizada, dividiéndose el mapa equitativamente y optimizando trayectorias de barrido de áreas, de modo que el robot que encuentre dicho objeto, comunique su posición al resto. Esto se logró en simulación y, parcialmente (debido a errores externos), en un entorno real de laboratorio, demostrando de esta manera la viabilidad de la programación de flujos de datos en robótica y su compatibilidad con ROS2. Asimismo, en tales experimentos se demuestra su sencillez, requisito indispensable para su aplicación en la educación robótica preuniversitaria, ayudando a reducir la brecha educativa en este ámbito.